Pendant les 4 premiers milliards d’années d’existence de la Terre, ses continents étaient des paysages poussiéreux, arides et rocheux semblables à la surface de Mars. Mais, il y a environ 500 millions d’années, tout a changé.
Les plantes terrestres ont commencé à évoluer à partir de leurs ancêtres algues d’eau douce et ont progressivement recouvert la surface rocheuse de la planète. D’une hauteur de quelques centimètres à l’origine, les premières plantes terrestres ont rapidement évolué vers des formes plus complexes. Il y a 385 millions d’années, de vastes forêts couvraient la surface de la planète.
Cette nouvelle diversité végétale a été sous-tendue par une transition qui s’est produite sous le sol : la formation des racines et des sols. Les sols sont si abondants aujourd’hui que nous les tenons souvent pour acquis ou supposons qu’ils sont une caractéristique constante de notre planète. Mais ce n’est pas le cas. Les sols profonds tels que nous les connaissons existent depuis moins de 10% de l’histoire de notre planète.
La formation de ces sols a radicalement changé la vie sur Terre. Les sols ont modifié les paysages terrestres, les cours d’eau, le cycle des nutriments et des minéraux et même la composition de l’atmosphère. Le rôle joué par le sol pour rendre la Terre habitable souligne l’importance de protéger nos sols aujourd’hui.
Les premiers sols
Les premières preuves de l’évolution des sols proviennent d’anciens fossiles de plantes terrestres. Une formation rocheuse dans le nord-est de l’Ecosse, appelée le Rhynie Chert, contient des fossiles de plantes exceptionnellement bien conservés datant de 407 millions d’années. Cela permet aux scientifiques de étudier la diversité de la vie qui a prospéré ici.
La majorité des plantes conservées dans le chert Rhynie n’ont pas les grandes racines complexes typiques des plantes que vous connaissez peut-être aujourd’hui. Leurs systèmes racinaires étaient plutôt composés de tiges minces recouvertes de poils appelés rhizoïdes. Ces poils aidaient à ancrer les plantes à la surface rocheuse de la planète et à absorber l’eau et les nutriments.
De nouvelles tiges poilues ont poussé et se sont entrelacées avec la masse de tiges plus âgées en décomposition pour construire progressivement un sol tourbeux mince de quelques centimètres d’épaisseur. Malgré sa faible épaisseur, ce sol pouvait résister au vent ou au lavage, offrant ainsi un point d’appui pour que davantage de plantes poussent.
Les premiers sols, comme ceux préservés dans le chert de Rhynie, supportaient une gamme variée de champignons. Certains ont noué des relations bénéfiques avec les plantes, les aidant à extraire des nutriments en échange du carbone fourni par les plantes – d’autres se sont nourris de tissus végétaux en décomposition.
Ces sols constituaient également un terrain de chasse pour acariens, nématodes (vers ronds) et les premiers arachnides. Les plantes, les animaux et les champignons formaient ensemble un réseau trophique complexe.
Ce sol mince s’associait déjà à la vie.
Diversité des plantes
Avancez de 20 millions d’années et les continents de la Terre sont couverts de forêts avec sols de plus d’un mètre de profondeur. Cette augmentation remarquable de la profondeur du sol, dans ce qui est considéré comme un court espace de temps géologique, a été alimentée par l’évolution des racines des plantes. Les racines augmentent la profondeur du sol en poussant vers le bas et en ajoutant de la matière organique plus profondément dans les sédiments.
Les racines sont des organes spécialisés qui permettent aux plantes de s’ancrer et de puiser de l’eau et des nutriments. Ils sont spécialement adaptés à la vie sous terre et pour se frayer un chemin dans le substrat rocheux sous la surface de la Terre.
Le passage de tiges poilues accrochées au sommet du substrat rocheux à des racines qui ont creusé plus d’un mètre de profondeur a transformé les sols et permis aux plantes d’accéder à de profondes réserves d’eau et de nutriments. Cette révolution souterraine a fourni un tout nouvel écosystème dans lequel la vie s’est diversifiée.
Les sols ont changé plus que ce qui est sous nos pieds
Les sols sont l’interface clé entre la géologie, l’atmosphère et les cycles de l’eau et des nutriments. L’avènement des sols profonds a transformé l’interaction entre ces parties de la Terre et a entraîné un certain nombre de changements surprenants.
Un changement concernait le cycle de l’eau. Ce qui était autrefois un paysage couvert d’un grand nombre de petits ruisseaux qui s’entrecroisent s’est transformé en plaines inondables avec de grands canaux fluviaux sinueux. En même temps, les sols stockaient de l’eau qui pouvait soutenir plus de vie végétale et être renvoyée rapidement dans l’atmosphère.
La période d’expansion des sols en profondeur et en étendue s’est également accompagnée d’une énorme baisse des niveaux de CO₂ atmosphérique et le refroidissement des températures mondiales. Ce changement dans la composition de l’atmosphère était en partie dû à deux caractéristiques des racines et des sols.
Les racines des plantes ont contribué à augmenter l’altération des roches en décomposant physiquement et chimiquement le substratum rocheux – un processus qui entraîne une retrait net de CO₂ de l’atmosphère.
Les sols, en particulier les sols tourbeux riches en matière organique, sont également d’énormes réservoirs de carbone. Les plantes ont besoin de CO₂ pour pousser et lorsque les plantes se décomposent, le CO₂ est rejeté dans l’atmosphère. Mais ce matériel végétal ne se décompose pas complètement dans de nombreux sols et une grande partie est progressivement enfouie.
Cela emprisonne le carbone dans les sols tourbeux qui, s’ils sont enfouis, peuvent former du charbon. L’origine des sols profonds et des forêts augmentation considérable des taux d’enfouissement du carbone sur Terre.
Le sol sous-tend une énorme quantité de vie sur Terre. Son rôle dans le cycle de l’eau, le cycle des nutriments et surtout en tant que réserve de carbone reste essentiel aujourd’hui et à l’avenir. Les archives fossiles nous rappellent que nous devons protéger nos sols.
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